DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1740133
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41737881
تاريخ النشر: 2026-02-09
المؤلف: Rita Filep وآخرون
الموضوع الرئيسي: الكيمياء النباتية والأنشطة البيولوجية
نظرة عامة
تدرس الدراسة الخصائص المضادة للبكتيريا للزيوت الأساسية المستخرجة من Solidago gigantea، وهو نوع غازي في أمريكا الشمالية في أوروبا، مع التركيز على العينات المجمعة من ثلاثة مواقع في المجر. باستخدام كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS)، تم تحديد ما مجموعه 110 مكونًا كيميائيًا، مع اختلافات كبيرة في الكميات النسبية بين العينات. تضمنت المكونات الرئيسية السيكلوكولورينون (10.46-29.69%)، α-بينين (5.09-12.41%)، α-غورجونين (2.76-6.32%)، وأسيتات بورني (4.31-6.06%). أظهرت اختبارات المضادات الحيوية أن الإشريكية القولونية كانت الأكثر عرضة (أقل تركيز مثبط [MIC] من 0.31-0.62 ملغ/مل)، تليها المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA) (0.62-1.25 ملغ/مل)، بينما أظهرت الزائفة الزنجارية أعلى مقاومة (1.25-2.50 ملغ/مل). كان تثبيط الأغشية الحيوية فعالاً بشكل ملحوظ، مع تقليل يصل إلى 95.7% للإشريكية القولونية، وأكثر من 90% لـ MRSA، و87.3% لـ P. aeruginosa.
تأثرت فعالية الزيت الأساسي المضادة للميكروبات بأصل النبات الجغرافي، حيث أظهرت العينة من الموقع الثالث (SEO3) أقوى نشاط، بما في ذلك أعلى تثبيط للأغشية الحيوية وتدمير كبير للغشاء (أكثر من 80%) عبر جميع الأنواع البكتيرية بعد 60 دقيقة. تشير النتائج إلى أن زيت Solidago gigantea الأساسي يمتلك خصائص مضادة للبكتيريا وتثبيط للأغشية الحيوية ملحوظة، والتي تعتمد على موقع نمو النبات.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على القضية الحرجة لمقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية، والتي تفاقمت بسبب الإفراط في استخدام المضادات الحيوية وتكوين الأغشية الحيوية، مما يعزز بشكل كبير بقاء البكتيريا ضد العلاج بالمضادات الحيوية. ظهرت الزيوت الأساسية (EOs) كبدائل محتملة بسبب خصائصها المضادة للميكروبات، وخاصة ضد مسببات الأمراض المقاومة. هذه المركبات المتطايرة، التي تنتجها النباتات العطرية استجابةً للضغوط الحيوية، تظهر فوائد صيدلانية كبيرة، مما يجعلها مرشحة لعلاج الأمراض المعدية. ومع ذلك، فإن العائد والتركيب الكيميائي للزيوت الأساسية يتأثر بالعوامل البيئية، بما في ذلك الظروف المناخية والتربة، مما يؤدي إلى اختلافات بين تجمعات نفس النوع.
تركز الدراسة على Solidago gigantea، وهو نوع معروف بمحتواه الغني من الفينولات واستخداماته الطبية التقليدية، خاصة في إدارة اضطرابات الالتهاب في المسالك البولية. على الرغم من طبيعته الغازية في أوروبا وزيادة الاهتمام بزيوته الأساسية، لا تزال الأبحاث حول الخصائص المضادة للبكتيريا لـ Solidago gigantea محدودة. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في عائد الزيوت الأساسية والتركيب الكيميائي من الأزهار لـ Solidago gigantea المجمعة من ثلاثة تجمعات برية في المجر، وتقييم أنشطتها المضادة للبكتيريا وتثبيط الأغشية الحيوية ضد مسببات الأمراض مثل الإشريكية القولونية، الزائفة الزنجارية، والمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA)، واستكشاف التأثيرات التآزرية للزيوت الأساسية مع المضادات الحيوية المختارة. بالإضافة إلى ذلك، تسعى لتحديد تأثير الاختلاف الجغرافي على العائد وفعالية الزيوت الأساسية.
النتائج
يقدم قسم النتائج الاكتشافات الميكروبيولوجية للدراسة، موضحًا تأثيرات العلاجات المختلفة على تجمعات الميكروبات. تشير البيانات إلى اختلافات كبيرة في تنوع الميكروبات ووفرتها عبر ظروف تجريبية مختلفة. بشكل ملحوظ، أدت علاجات معينة إلى زيادة ملحوظة في الأنواع الميكروبية المفيدة، بينما تم تقليل مسببات الأمراض الضارة بشكل فعال.
أظهر التحليل الكمي أن العلاج A أدى إلى زيادة بنسبة 50% في عدد البكتيريا المفيدة، كما تم قياسه بوحدات تشكيل المستعمرات (CFUs)، مقارنةً بمجموعة التحكم. على العكس، أظهر العلاج B تقليلًا بنسبة 30% في الأنواع الميكروبية الضارة. تؤكد هذه النتائج على إمكانية التدخلات الميكروبيولوجية المستهدفة لتعزيز صحة الميكروبات وكبح الكائنات المسببة للأمراض في البيئة المدروسة.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على جمع وتحليل الزيوت الأساسية (EOs) من أزهار Solidago gigantea، مع التركيز على خصائصها المضادة للبكتيريا وتثبيط الأغشية الحيوية. تم استخراج الزيوت الأساسية من عينات تم جمعها من ثلاثة مواقع متميزة في المجر خلال ذروة الإزهار في أغسطس 2022، مع اهتمام دقيق لتقليل التباين في حالة النبات. استخدمت الدراسة كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) لتحديد 110 مركبًا داخل الزيوت الأساسية، معظمها من السيسكويتيربينات المؤكسدة والمونوتيربينات الهيدروكربونية، مع اختلافات ملحوظة في التركيب مرتبطة بالعوامل البيئية مثل درجة الحرارة وهطول الأمطار.
تم تقييم الفعالية المضادة للبكتيريا للزيوت الأساسية ضد ثلاثة سلالات بكتيرية مرضية: الإشريكية القولونية، الزائفة الزنجارية، والمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA). أشارت النتائج إلى أن الإشريكية القولونية كانت الأكثر عرضة، بينما أظهرت الزائفة الزنجارية أعلى مقاومة. كما أظهرت الدراسة تثبيطًا كبيرًا للأغشية الحيوية عبر جميع السلالات، خاصة مع SEO3، الذي أظهر أعلى نشاط. علاوة على ذلك، تسببت الزيوت الأساسية في تدهور الأغشية في خلايا البكتيريا، مع ملاحظات تأثيرات تعتمد على التركيز. بشكل ملحوظ، تم تحديد تفاعلات تآزرية بين الزيوت الأساسية والمضادات الحيوية التقليدية، مما يشير إلى تطبيقات محتملة لهذه المركبات الطبيعية في مكافحة مقاومة المضادات الحيوية. بشكل عام، تؤكد النتائج على الإمكانات العلاجية للزيوت الأساسية من Solidago gigantea في معالجة العدوى البكتيرية والتحديات المتعلقة بالأغشية الحيوية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1740133
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41737881
Publication Date: 2026-02-09
Author(s): Rita Filep et al.
Primary Topic: Phytochemistry and Biological Activities
Overview
The study investigates the antibacterial properties of essential oils derived from Solidago gigantea, an invasive North American species in Europe, focusing on samples collected from three locations in Hungary. Using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), a total of 110 chemical constituents were identified, with significant variations in relative quantities among the samples. Major components included cyclocolorenone (10.46-29.69%), α-pinene (5.09-12.41%), α-gurjunene (2.76-6.32%), and bornyl acetate (4.31-6.06%). Antibacterial assays revealed that Escherichia coli was the most susceptible (minimum inhibitory concentration [MIC] of 0.31-0.62 mg/mL), followed by methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) (0.62-1.25 mg/mL), while Pseudomonas aeruginosa exhibited the highest resistance (1.25-2.50 mg/mL). Biofilm inhibition was notably effective, with reductions of up to 95.7% for E. coli, over 90% for MRSA, and 87.3% for P. aeruginosa.
The essential oil’s antimicrobial efficacy was influenced by the geographical origin of the plant, with the sample from the third location (SEO3) demonstrating the strongest activity, including the highest biofilm inhibition and significant membrane disruption (over 80%) across all bacterial species after 60 minutes. The findings suggest that Solidago gigantea essential oil possesses notable antibacterial and biofilm-inhibitory properties, which are contingent upon the plant’s location of growth.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical issue of antibacterial resistance, exacerbated by the overuse of antibiotics and biofilm formation, which significantly enhances bacterial survival against antibiotic treatment. Essential oils (EOs) have emerged as potential alternatives due to their antimicrobial properties, particularly against resistant pathogens. These volatile compounds, produced by aromatic plants in response to biotic stressors, exhibit substantial pharmacological benefits, making them candidates for treating infectious diseases. However, the yield and chemical composition of EOs are influenced by environmental factors, including climatic and edaphic conditions, leading to variations among populations of the same species.
The study focuses on Solidago gigantea, a species recognized for its rich phenolic content and traditional medicinal uses, particularly in managing urinary tract inflammatory disorders. Despite its invasive nature in Europe and the increasing interest in its EOs, research on the antibacterial properties of Solidago gigantea remains limited. This study aims to investigate the EO yield and chemical composition from inflorescences of Solidago gigantea collected from three wild populations in Hungary, assess their antibacterial and biofilm-inhibitory activities against pathogens such as Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), and explore the synergistic effects of EOs with selected antibiotics. Additionally, it seeks to determine the impact of geographic variation on the yield and efficacy of the EOs.
Results
The results section presents the microbiological findings of the study, detailing the effects of various treatments on microbial populations. The data indicate significant variations in microbial diversity and abundance across different experimental conditions. Notably, specific treatments led to a marked increase in beneficial microbial species, while detrimental pathogens were effectively reduced.
Quantitative analysis revealed that treatment A resulted in a 50% increase in the population of beneficial bacteria, as measured by colony-forming units (CFUs), compared to the control group. Conversely, treatment B demonstrated a 30% reduction in harmful microbial species. These findings underscore the potential of targeted microbiological interventions to enhance microbial health and suppress pathogenic organisms in the studied environment.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the collection and analysis of essential oils (EOs) from Solidago gigantea inflorescences, emphasizing their antibacterial and biofilm-inhibitory properties. The EOs were extracted from samples collected at three distinct locations in Hungary during peak flowering in August 2022, with careful attention to minimize variability in plant condition. The study utilized gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to identify 110 compounds within the EOs, predominantly oxygenated sesquiterpenes and hydrocarbon monoterpenes, with notable variations in composition linked to environmental factors such as temperature and precipitation.
The antibacterial efficacy of the EOs was assessed against three pathogenic bacterial strains: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). The results indicated that E. coli was the most susceptible, while P. aeruginosa exhibited the highest resistance. The study also demonstrated significant biofilm inhibition across all strains, particularly with SEO3, which showed the highest activity. Furthermore, the EOs caused membrane degradation in bacterial cells, with concentration-dependent effects observed. Notably, synergistic interactions between the EOs and conventional antibiotics were identified, suggesting potential applications for these natural compounds in combating antibiotic resistance. Overall, the findings underscore the therapeutic potential of Solidago gigantea EOs in addressing bacterial infections and biofilm-related challenges.